DK153671B - Fremgangsmaade og apparat til fremstilling af hule, gennemsigtige legemer - Google Patents

Description

1 DK 153671 B

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde og et apparat til fremstilling af hule, gennemsigtige legemer af polyethylenglycol-terephthalat, ved hvilken fremgangsmåde et varmt, rørformet emne føres ind på en dorn, emnet afkøles hurtigt til en temperatur, der er mindre end eller lig med polyethylenglycolterephthalatets krystallisationstemperatur, og emnet, som holdes af dornen, underkastes en begrænset radial og/eller aksial ekspansion.

De hule legemer kan specielt, men ikke udelukkende være kolber, flasker og andre beholdere, der er indrettet til at indeholde væsker, navnlig væsker under tryk.

Det har gennem længere tid været kendt at fremstille hule legemer af termoplastiske materialer ved blæsemetoder. Disse frem-

2 DK 153671B

gangsmåder består i først at fremstille et råemne, f.eks. ved ekstrusion eller indsprøjtning i en form, hvorefter råemnet indføres ved passende temperatur i en blæseform med to eller flere parter, hvorefter råemnet ekspanderes ved blæsning af et fluidum, som f.eks. komprimeret luft, ind. i blæseformen. Før ekspansionen ved blæsning gennemføres der ofte en trækning, der er beregnet til at gøre råemnet længere.

Det har endvidere gennem længere tid været kendt at gennemføre ekspansionen af hule legemer på en sådan måde, at de når en materialetilstand, der benævnes biorienteret tilstand, en tilstand, der viser sig ved en væsentlig forbedring af materialets mekaniske ydelse og også generelt en større stabilitet.

Til fremstilling af legemer med høj styrke, navnlig en høj mekanisk styrke i forhold til en minimumsvægt, f.eks. hule legemer, som er indrettet til at indeholde væsker under tryk, såsom øl eller sodavand, har det været kendt i et stykke tid at anvende polyestere, specieltpolyethylenglycolterephthalat..Materialerne er dog vanskelige at arbejde med, og det er nødvendigt at anvende særlige metoder under bedst mulige betingelser.

Hvad angår polyethylenglycolterephthalat, i det følgende forkortet til PTE, har de metoder, som har vist sig at være tilfredsstillende, bestået i at fremstille et råemne, der er amorft, dvs. afkølet tilstrækkeligt hurtigt til at undgå fremkomsten af en væsentlig krystaldannelse, herefter opvarmes råemnet til en temperatur tæt ved og fortrinsvis højere end glasovergangstemperaturen, hvorefter ekspansionen og blæsningen gennemføres i tilstrækkelig grad til i det mindste i visse dele af legemet at opnå en biorienteret tilstand. Det hule legeme udsættes derefter fortrinsvis for en termostabilisering ved forøgelse af temperaturen til udløsning af en vis mængde af restspændingerne.

Ansøgerne har forbedret denne metode ved ud fra råemnet at fremstille et foremne, der allerede har været udsat for en vis radial og eventuel aksial ekspansion, hvilket foremne også holdes i amorf tilstand for senere at blive ekspanderet i den ønskede grad. Det er således muligt bedre at styre temperaturudvekslingen, navnlig at holde materialet i amorf tilstand og lettere at tilpasse hele metoden til forskellige krav, navnlig geometriske krav, der stilles ved den særlige form af hule legemer, som kræves.

3 DK 153671 B

Det har- også været foreslået at fremstille hule legemer af PTE af råemner, der til at begynde med i hovedsagen er amorfe, og at blæse råemnerne ved en temperatur, som er større end krystalliseringstemperaturen, så at de trækkes biaksialt og krystalliseres. Der opnås imidlertid ved denne fremgangsmåde uigennemsigtige hule legemer, der er stærkt krystalliserede, hvilket ikke er tilfredsstillende for den tilsigtede anvendelse.

Kravet om at anvende et råemne, der er amorft, dvs. at gennemføre en køling, der er tilstrækkeligt hurtig på tidspunktet for formningen af råemnet til undgåelse af krystallisering, kræver et vist antal operationer og forlænger fabrikationstiden.

Med opfindelsen tilsigtes denne ulempe afhjulpet ved tilvejebringelse af en fremgangsmåde, der muliggør let fabrikation med stor hastighed af hule legemer af PTE, der til slut har en biorienteret struktur, er gennemsigtige og har udmærkede egenskaber i henseende til mekanisk styrke, navnlig over for indvendigt tryk.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde af den i indledningen angivne art, der er ejendommelig ved, at emnet adskilles fuldstændig fra dornen efter ekspansionen, og at emnet indføres i en blæseform og underkastes en hurtig aksial og/eller radial ekspansion med en hastighed, der er tilstrækkelig til at opnå biaksial orientering, før materialet krystalliserer væsentligt.

Denne ekspansion kan gennemføres i en forform på en sådan måde, at der fremkommer et foremne, som derefter overføres til en endelig blæseform, men fortrinsvis' gennemføres ekspansionen under transporten af råemnet på dornen, så at råemnet løsnes let fra dornen, idet ekspansionen ellers ville finde sted i formen.

Temperaturen af materialet på det tidspunkt, hvor biorienteringen gennemføres, er fortrinsvis 60-70°C under krystalliseringstemperaturen, men kan eventuelt være lavere endnu. Ved en krystalliseringstemperatur af størrelsesordenen 180° er temperaturen fortrinsvis større end 120° eller 130°. Det er faktisk at foretrække, at temperaturen skal være så høj som mulig, og den må være meget nær ved krystalliseringstemperaturen, men i dette tilfælde må fremgangsmåden gennemføres med særlig stor hastighed.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen byder på talrige fordele. Forbedringen i produktionhastighed muliggør udeladelse af stationer til varmebehandling og genopvarmning, som er almindelige bekendte fremgangsmåder.

4 DK 153671B

Fordi der ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen forekommer en krystallisering, som begynder i det øjeblik, hvor biorienteringen foregår, dannes der endvidere krystaller, og der tilvejebringes herved fikseringskerner, hvorfra trækningen kan gennemføres.Endvidere er der overraskende mindre elastiske spændinger efter biorienteringen, og såfremt det ønskes at gennemføre en termofiksering af det hule legeme efter blæsningen, gennemføres denne termofiksering eller afspænding lettere.

Endelig har de hule legemer, der fremstilles i henhold til opfindelsen væsentlige fordele, hvad angår mekaniske og fysiskkemiske egenskaber, hvilket sandsynligvis står i forbindelse med deres lille krystallinitet, hvorfor der til de kendte egenskaber for amorfe, hule legemer, såsom gennemsigtighed og modstandsevne ved fald kan tilføjes andre egenskaber, der følger af den kry-stalliniske tilstand, f.eks. kemisk inaktivitet.

Graden af forlængelse af materialet i hver retning skal være mindst lig med 1,5 og fortrinsvis større end 2,5. Det er naturligvis muligt alt efter forholdene at gennemføre en næsten fuldstændig biorientering af hele det hule legeme eller kun at gennemføre biorientering af en del af dette, f.eks. i et legeme, hvor halsen forbliver i en ikke-biorienteret tilstand.

I alle tilfælde skal fremgangsmåden ifølge opfindelsen gennemføres hurtigt for at undgå nogen væsentlig krystaldannelse af materialet, idet krystalliseringshastigheden er højere, når man er nærmere ved krystalliseringstemperaturen.

. Tiden mellem fremstillingen af det varme råemne og gennemførelse af biorientering er fortrinsvis mindre end 30 s, f.eks. 10-12 s.

Som følge heraf er det en fordel at gennemføre den endelige blæsning i en form med kolde vægge for ved afslutningen af ekspansionen, eller endog under ekspansionen, at opnå en temperatur, som er tilstrækkelig lav til at undgå senere krystaldannelse-

Opfindelsen angår også et apparat til fremstilling af hule, gennemsigtige legemer af polyethylenglycolterephthalat omfattende et drejeorgan med flere dorne, en formestation til formning af rørformede emner på dornene, og en blæsestation til at løsne emnerne fra dornene, idet drejeorganet er indrettet til at bevæge dornene forbi formestationen og blæsestationen, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at det omfatter en overføringsstation til

5 DK 153671 B

' fuldstændig adskillelse af de løsnede emner fra dornene og til overføring af emnerne til en blæseform, hvilken blæseform er indrettet til at udsætte emnerne for en hurtig aksial og/eller radial ekspansion med en hastighed, som er tilstrækkelig til at opnå en biorientering af emnemateriale før en væsentlig krystallisering af dette.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, der skematisk viser et apparat til gennemførelse af opfindelsen.

Eksempel 1

Der anvendes et polyethylenglycolterephthalat med et smeltepunkt på 257°C, en krystalliseringstemperatur på 176°C og en glasovergangstemperatur på 57°C.

Ved hjælp af et kendt indsprøjtningsorgan fremstilles der i en indsprøjtningsform omkring en kerne eller en dorn, der afkøles, et rørformet råemne med en lukket bund. Temperaturen af plastmaterialet ved indsprøjtning er 280-300°C.

Varigheden af støbningen af råemnet i formen er sådan, at materialet ved åbningen af formen har en temperatur fra 140-150°C.

Dornen forskydes derefter til en løsnestation, hvor der blæses med et fluidum, f.eks. komprimeret luft, gennem dornen, så at der opnås en lille radial ekspansion af råemnet, der imidlertid forbliver fastgjort til dornen ved halsdelen.

Når råemnet kommer ind i blæseformen, er temperaturen fra 120-130°C. Der gennemføres derefter en aksial trækning til 2,5 gange den originale længde ved hjælp af en spindel, der glider gennem dornen og medfører bunden af råemnet på i og for sig kendt måde. Umiddelbart herefter eller samtidig hermed foregår selve blæsningen, idet råemnet deformeres, indtil det indtager den krævede form for den ønskede genstand. Ved afslutningen af blæsningen er temperaturen af det hule legeme mindre end glasovergangstemperaturen. Endelig reduceres ved en fjerde station temperaturen af dornen, der ikke længere bærer det hule legeme, til en lav værdi, f.eks. 30°C.

Der er således blevet fremstillet et hult, transparent legeme med en ringe grad af krystallinitet, og erfaringen viser, at de tilbageværende elastiske spændinger er relativt små, så at termofikseringen, om denne er nødvendig, simplificeres.

DK 153671B

San eksempel på varigheden af en operationsperidde kan følgende anføres for et råemne med en tykkelse på 3,6 mm.

I) Varighed af indsprøjtning i sprøjtestøbeformen 4 s

Ændring af temperaturen 300-280°C

Afkøling og forbliven på indsprøjtningsstationen 8 s Variation af temperaturen 280-150°C

Overføring 2 s

Variation af temperaturen 150-145°C

II) Løsning og varmetilpasning 10 s

Temperaturvariation 130-135°C

Overføring 2 s III) Trækning ved blæsning 10 s

Variation åf temperaturen 125-30°C

Hele periodens varighed 36 s.

Eksempel 2

Denne fremgangsmåde gennemføres på et apparat med tre stationer, dvs. en indsprøjtningsstation, en blæse-trækkestation og en station til tilbageføring af dornene.

Som i eksempel 1 fremstilles der et råemne, der sprøjtes på en kold dorn, og råemnet udtages af formen, når temperaturen er 180°C, lidt højere end krystalliseringstemperaturen. Råemnet har en tykkelse på' 2,5 mm og overføres øjeblikkelig på dornen,uden i mellemtiden at løsnes, til stationen til biorientering ved blæse-trækning. Råemnet trækkes og blæses ved en temperatur på 170-180°C.

I) Varighed af indsprøjtning i sprøjtestøbeformen - 3 s

Temperaturvariation 300-280°C

Afkøling og fastholdelse på indsprøjtningsstationen 7 s

Temperaturvariation 280-180°C

Overføring 2 s

Temperaturvariation 180-170°C

II) Blæsetrækning til biorientering 8 s

Temperaturvariation 170-30°C

Periodens hele varighed 20 s På tilbageføringsstationen er temperaturen af formen ført tilbage til 6°C.

7 , DK 153671 B

Eksempel 3

Der anvendes et polyethylenterephthalat med høj viskositet og følgende karakteristik:

Smeltepunkt 257°C

Krystalliseringstemperatur 180°C

Glasovergangstemperatur 57°C.

En ekstruder afgiver et rørformet råemne ved en temperatur på 285°C. Dette råemne føres til en form til forformning og deformeres ved hjælp af sammentrykkelige fluida, så at det antager formens form. Varigheden af dette trin er 8 s. Tykkelsen af råemnet er 2,5 mm. Det tages ud af formen ved en temperatur på 170°C og overføres ved kendte hjælpemidler til biorienteringsstationen på 2 s. Med en temperatur på 165°C trækkes det aksialt ved mekaniske hjælpemidler og blæses derefter; det hele tager 10 s. Hele varigheden af denne periode er 20 s, og den sluttelige temperatur er 30°C.

De numeriske værdier, der angives i eksemplerne, kan være forskellige alt efter karakteristikken af det anvendte materiale og tykkelsen af dette, specielt må råemner med en tyndere godstykkelse afkøles hurtigere.

Det er generelt ønskeligt at arbejde med en høj temperatur meget tæt ved krystalliseringstemperaturen.Jo højere temperatur, jo hurtigere gennemføres operationen.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan gennemføres ved hjælp af det på tegningen viste apparat, der viser et organ 1, der er .drejeligt omkring en lodret akse 2 i trin på 90°. Hver flade af organet har et batteri bestående af fire, parallelle, vandrette dorne 3. Hvert batteri passerer efter hinanden i trin til en formestation 4 omfattende en sprøjtestøbeform med fire enheder og organer til at føre plastmaterialet ind i enhederne omkring dornene. Der er fortrinsvis organer til afkøling af dornene og aggregaterne.

Dornene føres derefter gennem 90° til en station, der generelt er angivet med 5. Når de står stille ved denne station, gennemføres der indvendigt fra i dornen en begrænset blæsning af fluidum under tryk, der bevirker en løsning af råemnet fra dornen. Denne løsning gennemføres fortrinsvis således, at den tilvejebringer et spillerum mellem råemnet og dornen af størrelsesordenen 0,6 mm.

Ved en fornyet drejning gennem 90° bringes de fire dorne til en overføringsstation 6 med et antal kanaler 7 og passende

Claims (6)

8 DK 153671B hjælpemidler til at føre råemnerne ud i kanalerne, hvilket bringer dem direkte til en støbestation 8 omfattende en form med fire enheder 9. I det viste eksempel omfatter formen 2 dele, der hver har to halve forme og organer til at blæse gennem halsen. Blæs-ningen gennemføres i henhold til en kendt fremgangsmåde, hvorefter de færdigt formede hule legemer tages ud af formen og fjernes på transportorganer 10. I alternative udførelsesformer kan blæseformene med flere enheder være indrettet således, at de fødes direkte af dornene, idet den endelige blæsning derefter gennemføres gennem dornene på samme måde som aksial trækning, hvilket kan gennemføres ved hjælp af en spindel, der glider gennem dornen på kendt måde eller ved bevægelse af formen. I sidstnævnte tilfælde er det muligt at der kun er en enkelt dorn i stedet for fire, med mindre disse dorne har tilstrækkelig stor afstand fra hinanden til at give plads til blæseformene.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af hule, gennemsigtige legemer af polyethylenglycolterephthalat, ved hvilken fremgangsmåde a) et varmt, rørformet emne føres ind på en dorn, b) emnet afkøles hurtigt til en temperatur, der er mindre end eller lig med polyethylenglycolterephthalatets krystallisationstemperatur , c) emnet, som holdes af dornen, underkastes en begrænset radial og/eller aksial ekspansion, kendetegnet ved, d) at emnet adskilles fuldstændig fra dornen efter ekspansionen, og e) at emnet indføres i en blæseform og underkastes en hurtig aksial og/eller radial ekspansion med en hastighed, der er tilstrækkelig til at opnå biaksial orientering, før materialet krystalliserer væsentligt.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at plastens temperatur under den dobbeltorienterede strækning er højere end 60-70°C under krystallisationstemperaturen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at temperaturen er over 120°C.

9 DK 153671 B

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at temperaturen ligger i nærheden af krystallisationstemperaturen.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at tidsrummet mellem formning af emnet og udvidelsen er under 30 sekunder.

6. Apparat til fremstilling af hule, gennemsigtige legemer af polyethylenglycolterephthalat omfattende et drejeorgan (1) med flere dorne (3), en formestation (4) til formning af rørformede emner på dornene (3) og en blæsestation (5) til at løsne emnerne fra dornene, idet drejeorganet (1) er indrettet til at bevæge dornene (3) forbi formestationen (4) og blæsestationen (5), kendetegnet ved, at det omfatter en overføringsstation (6) til fuldstændig adskillelse af de løsnede emner fra dornene (3) og til overføring af emnerne til en blæseform (9), hvilken blæseform er indrettet til at udsætte emnerne for en hurtig aksial og/eller radial ekspansion med en hastighed, som er tilstrækkelig til at opnå en biaksial orientering af emnematerialet før en væsentlig krystallisering af dette.